PÉTROLELe pétrole brut

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Composition

On peut caractériser la composition des pétroles bruts de deux façons :

– par des méthodes globales fondées sur une distillation, suivie de mesures de densité, de viscosité, etc. sur les diverses fractions. Ces méthodes fournissent des indications utiles pour le raffinage et la valorisation des pétroles ;

– par des méthodes fondées sur des fractionnements par solubilité, chromatographie liquide, etc., suivies d'analyse des fractions par des méthodes physiques : chromatographie en phase gazeuse, spectrométrie de masse, etc. Elles permettent d'identifier les diverses familles de composés présents.

Un pétrole brut contient certainement des centaines de milliers de types moléculaires différents, dont seuls quelques centaines ont été séparés et dûment identifiés :

Les alcanes sont en général abondants, tant les formes normales que les formes ramifiées ; parmi celles-ci, les plus remarquables sont les isoprénoïdes, qui possèdent un groupement méthyle sur chaque quatrième atome de carbone.

Preuves de l'origine organique

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Preuves de l'origine organique des pétroles : structures du produit naturel à gauche et composés du pétrole brut à droite 

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Les cyclanes sont en quantité assez variable : parmi eux les molécules tétracycliques et pentacycliques sont responsables de l'activité optique des hydrocarbures saturés (stéranes, triterpanes ; ).

Preuves de l'origine organique

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Les aromatiques comprennent principalement le benzène, le naphtalène, le phénanthrène et leurs dérivés alkyl ; parmi ceux-ci les molécules à chaînes courtes et peu nombreuses sont les plus abondantes (méthyl, diméthyl, méthyléthyl).

Les molécules cyclano-aromatiques, formées d'un noyau comprenant un ou plusieurs cycles aromatiques, un ou plusieurs cycles saturés et des chaînes, sont assez abondantes ; parmi les plus remarquables, on peut signaler les stéroïdes et triterpénoïdes (un cycle aromatique, trois ou quatre cycles saturés ; ).

Preuves de l'origine organique

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Les teneurs en soufre varient de moins de 0,2 p. 100 à plus de 5 p. 100. C'est l'élément le plus abondant dans les pétroles après le carbone et l'hydrogène. L'origine du soufre peut être discutée, mais il est probablement en partie acquis par la matière organique après son dépôt ou encore par les hydrocarbures eux-mêmes.

Les thiols ou mercaptans, sulfures et disulfures sont peu abondants, sauf parmi les composés légers. Dans les gaz de pétrole, l'hydrogène sulfuré peut être en teneur assez élevée pour justifier une exploitation (Lacq). Dans le pétrole liquide les composés soufrés les plus importants sont généralement les thiophènes et en particulier les familles du benzothiophène et dibenzothiophène.

Composés soufrés, azotés et oxygénés

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Les teneurs en azote sont plus faibles et vont de 0 à 1 p. 100. En réalité la teneur en azote augmente avec le poids moléculaire, et cet élément est surtout concentré dans les résidus de distillation. On rencontre des composés basiques (pyridine, quinoléines) et non basiques (carbazole, dérivés du pyrrole ou de l'indole). L'azote est d'origine organique ; il est d'ailleurs plus abondant que le soufre dans la matière organique primitive. Les porphyrines, qui ont conservé la structure complexe de la chlorophylle, sont un témoin de cette origine.

Preuves de l'origine organique

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Composés soufrés, azotés et oxygénés

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Les teneurs en oxygène vont de 0 à 1 p. 100, mais sont délicates à doser dans les huiles (contamination par dissolution de l'oxygène atmosphérique).

On rencontre surtout des acides organiques : acides gras, acides naphténiques. Parmi ces derniers, plusieurs sont optiquement actifs, ce qui suggère qu'ils dérivent de la matière organique primitive. D'autres acides, par contre, peuvent résulter de l'oxydation de certains hydrocarbures. Des phénols et des dérivés du furanne ont également été identifiés.

Composés soufrés, azotés et oxygénés

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Une grande partie des composés de poids moléculaire élevé (résines et asphaltènes) présente une structure complexe : empilement irrégulier de quelques feuillets, à structure le plus souvent aromatique condensée, portant quelques chaînes saturées. Oxygène, soufre et azote sont présents, ces deux derniers étant préférentiellement intégrés dans des structures cycliques. Le poids moléculaire peut alors atteindre plusieurs milliers.

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Preuves de l'origine organique

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Influence de la paléogéographie

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Production des composants

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  • : président de la Commission nationale d'évaluation des recherches sur la gestion des déchets nucléaires, directeur général honoraire de l'Institut français du pétrole

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Pour citer l’article

Bernard TISSOT, « PÉTROLE - Le pétrole brut », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/petrole-le-petrole-brut/